Les stations de traitement biologique des eaux usées sont des réacteurs complexes. Cette complexité est liée à l'hétérogénéité de la composition de la biomasse, à la diversité des réactions mises en jeux et à la variabilité de l'alimentation, tant au niveau quantité que qualité. Une meilleure connaissance des mécanismes biologiques ainsi que le développement des outils informatiques et des analyseurs en ligne ont fait évoluer les modes de contrôle et de régulation sur les stations. Actuellement, il est possible d'optimiser les principaux paramètres de fonctionnement d'une station d'épuration en temps réel, à partir de mesures en ligne et de modèles ou de règles simples. Au Danemark, l'utilisation de STAR (Superior Tuning And Reporting) sur plusieurs installations a permis de démontrer la faisabilité d'un tel système.
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